JPH0124620B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明はエポキシ樹脂、ポリアセタール樹脂、
ABS樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート、
ふつ素樹脂等のプラスチツク材の射出成形或は押
出成形等に使用される、耐食性及び耐摩耗性の優
れたシリンダに関するものである。 〔従来の技術〕 上記の様なプラスチツク材の射出又は押出成形
はかなりの高温条件下で行なわれる為、一部原料
の熱分解は回避しきれず多少の腐食性ガスが生成
することは当然視されている向きもある。特に難
燃化を期してハロゲン含有化合物を配合した場合
には大量のハロゲン含有ガスが発生する。その後
シリンダ内部は常時腐食環境に曝らされることと
なり、シリンダには高レベルの耐食性が要求され
る。しかし成形時に負荷される圧力は相当高く、
且つ強度向上の為に配合されることの多い無機質
充填材は非常に高強度である為、シリンダには高
レベルの耐摩耗性も要求される。 この様な要求特性を一応備えたものとして従来
はSACMやSCM等の窒化シリンダが汎用されて
おり、この素材は低廉で製造が容易であるといつ
た特徴も有している。しかしながら窒化による硬
化層が0.1mm程度と極めて薄い為、必ずしも十分
な耐食性及び耐摩耗性を発揮しているとは言えな
い。そこで上記の様な苛酷な使用条件に耐えるシ
リンダとして遠心鋳造によるバイメタリツクシリ
ンダが開発され、これは従来のシリンダに比べて
格段に優れた性能を有しているところから、需要
が急激に増大してきている。ところがこのバイメ
タリツクシリンダにも問題点がない訳ではなく、
下記の様な種々の問題点が残されている。 遠心鋳造法では製法上の制約からライニング
合金の融点に限界があり、1000〜1100℃以下の
融点を有する成分系に限定される。 遠心鋳造法では耐摩耗性改善の為WC等の高
硬度物質を強化材として添加するが、これらの
強化材はマトリツクス成分に比べて比重が大き
い為ライニング層の内部へ偏析し易く、摺動面
となる内周表面側の存在量は極めて僅かであ
る。 遠心鋳造工程で溶融した合金は当然のことな
がらバツクメタル（シリンダ本体を構成する鋼
材）と接触するが、合金層にはバツクメタルか
ら相当量の鉄分が混入してくる為期待されるほ
どの耐食性は得られない。 小径のシリンダでは十分な遠心力が得られな
い為、シリンダ本体に対するライニング材の接
合性を十分に高めることができない。 遠心鋳造工程では母材も1200℃程度の高温に
加熱される為、母材の機械的性質が損なわれる
ことがある。 遠心鋳造により形成されるライニング合金層
は鋳造組織である為成分偏析が著しく且つ金属
間化合物はかなり粗大化している。その為ライ
ニング層の強度及び靭性は良好とは言えず、耐
食性や耐摩耗性も不均一である。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は上記の様な事情に着目してなされたも
のであり、その目的は前述の如き苛酷な成形条件
にも十分適合し得る耐食性及び耐摩耗並びに靭性
を備えたシリンダを提供しようとするものであ
る。 〔問題点を解決する為の手段〕 本発明に係るプラスチツク成形装置用シリンダ
の構成は、少なくとも内周面を下記化学成分の耐
食・耐摩耗性合金で形成してなるところに要旨が
存在する。 Ｃ：0.5〜1.5％ Si：1.0〜2.0％ Ｂ：0.5〜2.5％ Ni：10〜20％ Cr：20〜30％ Ｗ：10〜20％ Cu：0.5〜2.0％ 残部：Co及び不可避不純物 〔作用〕 以下本発明における合金成分を定めた理由を明
確にすると共に、シリンダの具体的な作製法等に
ついて解説する。 まずシリンダ内周面の合金組成を定めた理由は
下記の通りである。 Ｃ：0.5〜1.5％ ＣはCr及びＷと炭化物を形成し耐摩耗性を高
めるうえで欠くことのできない元素であり、0.5
％未満では上記の効果が有効に発揮されない。但
しＣが多過ぎると耐食性及び靭性が乏しくなるの
で1.5％以下に抑えなければならない。Ｃのより
好ましい合有率は0.8〜1.2％である。 Si：1.0〜2.0％ 本発明に係るシリンダの作製は、例えば後述す
る如く所定化学成分の合金溶湯からアトマイズ法
によつて合金粉を得た後、熱間静水圧加圧法
（HIP）等により所定の寸法・形状に成形するこ
とによつて行なわれるが、Siはアトマイズ処理時
における合金溶湯の流動性を高め粉末粒径を均一
化する為の必須元素であり、1.0％未満ではこう
した効果が有効に発揮されない。しかし多過ぎる
と靭性に顕著な悪影響を及ぼすので2.0％以下に
抑えなければならない。Siのより好ましい範囲は
1.3〜1.7％である。 Ｂ：0.5〜2.5％ ＢはCrやＷと硼化物を形成し耐食性及び耐摩
耗性の向上に寄与すると共にCoマトリツクスの
硬さを高める作用があり、これらの作用を有効に
発揮させる為には0.5％以上含有させなければな
らない。しかし2.5％を超えると合金の靭性が低
下するばかりでなく、合金の融点が過度に低下し
アトマイズ作業及びHIP作業が困難になる。Ｂの
より好ましい含有率は1.0〜2.0％である。 Ni：10〜20％ NiはCoマトリツクス中に固溶し耐食性及び靭
性を高める作用があり、目的達成の為には10％以
上含有させなければならない。しかし20％を超え
るとCoマトリツクスの硬度が低下し耐摩耗性が
悪くなる他、耐硝酸腐食性も乏しくなる。Niの
より好ましい含有率は14〜18％である。 Cr：20〜30％ CrはＢ及びＣと硼化物及び炭化物を形成する
と共にCoマトリツクス中に固溶し、耐食性及び
耐摩耗性を高めるうえで不可欠の元素であり、20
％未満ではこれらの効果が有効に発揮されず、特
に耐硝酸腐食性が劣悪になる。しかし多過ぎると
合金の靭性が低くなるので30％以下に抑えなけれ
ばならない。 Ｗ：10〜20％ ＷはＢ及びＣと硼化物及び炭化物を形成し耐食
性及び耐摩耗性を高める作用があり、10％未満で
はそれらの効果が十分に発揮されない。しかし20
％を超えると合金が過度に硬質化し靭性が劣悪に
なる。 Cu：0.5〜2.0％ CuはCoマトリツクス中に固溶し、特に耐塩酸
腐食性の向上に寄与する。0.5％未満ではその効
果が有効に発揮されず、一方2.0％を超えると合
金の靭性が劣悪になる。 残部成分：Co及び不可避不純物 マトリツクス成分として最低限の耐食性及び耐
摩耗性を確保する為、残部成分はCoとする。尚
Co或は上記必須合金成分の配合に伴ない不可避
不純物としてＰ、Ｓ、Fe、Mn、Al等が微量混入
してくることがあるが、これらは何れも不純物量
（1.0％程度以下）である限り格別の悪影響を及ぼ
すことはない。 本発明においてはシリンダの少なくとも内周面
側を上記化学成分の合金で構成するもので、例え
ばシリンダ全体を上記合金で形成することもでき
る。しかし該合金でシリンダ全体を作製しようと
すると、 (a) 射出時のシリンダ内圧は2000気圧にも及ぶこ
とがあり、特に靭性不足となる恐れがある、 (b) 例えば内径30mmφのシリンダでも外径は90mm
φ程度と極めて厚肉にしなけばならない為、高
価な上記合金だけでシリンダを作製することは
得策と言えない、 (c) 上記合金は極めて高強度である為外面側の機
械加工が困難である、 等の難点があるので、最も好ましいのは
SCM440、SNCM439、SUS304、SUS316等の高
強度鋼材をバツクメタル（シリンダ本体）とし、
その内周面に前述の耐食・耐摩耗性合金層を形成
するのがよい。 バツクメタルの内周面に上記合金層を形成する
方法も本発明では特に限定されず、たとえば溶射
による方法でもよいが、最も一般的なのは粉末冶
金法を利用したHIP法であるので、この方法につ
いて簡単に解説を加える。 まず上記化学成分の合金を真空溶解炉等で溶解
し、アトマイズ装置（通常はArガス圧10〜70
Kg／cm²採用）を用いて微細な合金粉末を得る。も
つとも合金の粉末化はアトマイズ法に限定され
ず、他の方法を採用することも勿論可能である。
この合金粉末を分級（例えば100メツシユ以下に
粒度調整）し、例えば第１図に示す如く該粉末Ｐ
を鋼製バツクメタル１とカプセル２の間に万偏な
く充填し、適度の温度（300℃前後）に加温しつ
つ真空脱気して内部のガスを完全に除去した後カ
プセルを真空密封する。次いでHIP法を適用して
バツクメタル１の内周面に合金ライニング層を形
成する。この場合の好ましいHIP処理条件は下記
の通りである。 温 度：930〜1050℃ 圧 力：900〜1100気圧 保持時間：１〜４時間 しかして温度が930℃未満では合金粉末充填層
の圧密化が不十分で且つ拡散接合状態が悪くな
り、合金層の靭性劣化や剥離を生じ易くなる。一
方1050℃を超えるとバツクメタルの結晶粒が粗大
化し機械的性質が悪化する傾向が生ずる。また圧
力が930気圧未満では圧密化が不十分となつて合
金層の靭性が乏しくなり、一方1100気圧を超えて
も密度比はそれ以上向上しないので、経済性を考
えれば1100気圧以下に抑えるのがよい。保持時間
が１時間未満では圧密化が不十分で且つ拡散接合
状態も不十分となり、合金層の靭性劣化及び剥離
が生じ易くなる。但し保持時間が長過ぎるとバツ
クメタルの結晶粒が粗大化して機械的性質に悪影
響が現われてくるので４時間以内とすべきであ
る。 〔実施例〕 実施例 １ 第１表に示す化学成分の合金を真空誘導溶解炉
で溶製した後、Arガスイトマイズ法によつて粉
末（100メツシユ全通）とした。この合金粉末を
用いて下記の条件でHIPによる圧密化を行なつた
後試験片を採取し、次の性能試験に供した。 ＜HIP条件＞ 温 度：980℃ 圧 力：1000気圧 保持時間：３時間

【表】 ＜耐摩耗性試験＞ 上記で得た各合金を用い下記の条件で大越式摩
耗試験及び硬度測定を行なつた。結果を第２表に
示す。 試験条件 固定試験片：合金No.１〜16 回転試験片：SUJ ２（HRC 45） 摩擦速度：0.63ｍ／sec 摩擦距離：400ｍ 最終荷重：6.3Kg 測定雰囲気：室温、乾燥状態

【表】

【表】

【表】 ＜耐食性試験＞ 16mmφ×20mmの試験片を50％塩酸、30％硫酸、
10％硝酸の各50℃溶液に24時間浸漬し、腐食によ
る減量を測定した。 結果を第３表に示す。

【表】 ＜抗折特性試験＞ ８mmφ×100mmの試験片を使用して支点間距離
80mmにて３点曲げ試験を行ない、破断荷重と最大
たわみ量を測定した。

〔発明の効果〕

本発明は以上の様に構成されており、プラスチ
ツク材の射出、押出成形における苛酷な条件にも
十分に耐える耐食性、耐摩耗性及び靭性を備えた
複合シリンダを提供し得ることになつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例で採用した熱間静水圧加圧法に
よる内面ライニング法を示す概略縦断面説明図で
ある。 Ｐ……合金粉末、１……バツクメタル（シリン
ダ本体）、２……カプセル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内周面を下記化学成分からなる耐食・耐摩耗
   性合金で形成してなることを特徴とするプラスチ
   ツク成形装置用シリンダ。 Ｃ：0.5〜1.5％（重量％：以下同じ） Si：1.0〜2.0％ Ｂ：0.5〜2.5％ Ni：10〜20％ Cr：20〜30％ Ｗ：10〜20％ Cu：0.5〜2.0％ 残部：Co及び不可避不純物